先刮腻子后涂底漆涂装工艺的探讨

先刮腻子后涂底漆涂装工艺的探讨

引言

对于机械产品涂装质量而言，涂层与被涂物表面之间的附着力是最关键的，它决定着涂层的防护性能及寿命。由于底漆与被涂物之间的结合力要强，故涂装的正常工艺流程都是前处理后先喷涂底漆再刮涂腻子，即:

前处理→喷底漆→干燥→刮涂腻子→干燥、打磨→喷面漆。

但是，现在一些领域出现了前处理后先刮涂腻子再进行喷涂底漆的工艺，即:

前处理→刮涂腻子→干燥、打磨→喷底攘→干燥→喷面棒。

虽然这种金属表面的涂装工艺流程在科技图书中尚未提及，在文献资料中也未见到，但是确实已经使用，并为某些国际国内品牌的产品配套，如叉车、挖掘机等工程机械零部件涂装就采用了这样的流程。如某公司叉车零件涂装工艺流程为:上件→抛丸→清砂→热水洗→脱脂→水洗→磷化→水洗→吹水→水份烘干→薄刮腻子→腻子晾干→腻于烘干→打磨→喷粉→固化烘干→强冷→下件。

由于先底漆后腻子是公认的合理工艺，实际上已经采用先刮腻子后底漆涂装工艺的企业也不愿

对外宣称。本文首次对先刮腻子后涂底漆的涂装 工艺提出来进行分析探讨，牟是希望从理论上验证 其是否合理和可行，二是看能不能对此存在的一些 问题引起相关技术人员的关注，并提出解决措施， 如开发出具有和油漆一样较强附着力的腻子等。

1 直接在底材表面刮涂腻子存在的问题

腻子是一种由树脂、体质颜料或填料、助剂及 溶剂组成的膏状物质。它主要用于涂面擦前底材 凹坑、针缩孔、裂纹和焊缝等缺陷的修补，使底材表 面平整，满足面攘的丰满度、平滑性和鲜映性等外 观装饰性的要求。腻子 般不直接刮涂在金属工 件表面，而应刮涂在底漆之上。

1.1 腻子涂层与底材附着力差 先刮腻子后涂底

摆涂装可能导致整个涂层体

系与被涂物之间附着力降低，使得涂层的有效防护 时间和被涂物的外观保持时间缩短。在前处理表 面质量相同的条件下，底漆涂层和腻子涂层附着力 是不一样的。图 1 为腻子、底漆与基体的结合示 意图。

如图 1 所示，工件表面总是不平的，尤其是采用 抛丸或喷砂处理的金属表面，存在大量的凹坑和凸 出，如图 1(a) 。底漆喷到工件表面后，由于油漆蒙古 度较低，流动性较强，通过自身的流功能够流进工 件表面的凹坑中，使涂层充分与工件表面结合，如 图 1(b) 。而采用刮涂施工的腻子呈现膏状，具有很 大的粘度，施工过程主要靠人工施力使其与工件表 面结合，对于工件表面一些凹坑并不能有效填充， 就造成了腻子涂层与工件表面之间存在一些空隙， 如图 1(c) .使得腻子涂层与被涂物的实际结合面积 降低(与底漆涂层相比)。涂层的附着机理主要有 吸附作用、化学键结合和扩散作用[叫。

无论是物理吸附作用、班德华力还是扩散作 用，大小和强弱与距离有关，只有涂层与被涂物表 面充分接触，两者之间的吸附作用才会最大。涂层 与被涂物之间结合不到的点或面使得两者分子之 间的距离过大，物理和化学吸附作用减小井趋于 霉。因此，涂层与被涂物表面之间的结合力和涂层 与被涂面的实际结合面积密切相关，结合面积越 大，结合力越强，结合面积越小，则结合力越羞。

与腻子相比，底漆具有较小的薪度，在固化之 前充分润湿被涂物表面，与被涂物充分接触，增加

基材和涂层的吸附点和结合面积。底海与被涂工 件表面的最大结合面积和较多的吸附点保证了底 漆涂层与工件表面的结合力，而腻 F 与工件表面相 对较小的结合面积和较少的吸附点导致了腻子涂 层与工件表面结合力较差。

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图 1 腻子、底漆与基体的结合示意固

1.2 腻子防锈能力差导致被涂工件过阜锈蚀 腻子

的作用是填补底材凹坑、针缩孔、裂纹和

焊缝等缺陷，虽然局部在工件表面形成涂膜，但不 具有防锈性能。而底漆的主要作用就是防止金属 王件表面锈蚀。因此，在底漆的生产配方中，加入 了防锈颜料，这将防锈颜料能够在一‘定条件下防止 金属生锈或抑制金属锈蚀的扩展。这些颜料分为 物理性防锈颜料和化学性防锈颜料。物理性防锈 颜料如氧化悴、铝粉、铁红等，虽然本身没有防锈能 力，但和基料适当配合.可防止水分渗人或腐蚀性 物质侵人，对防锈能起到增效作用。化学性防锈颜 料如钵锚黄、红丹、锚黄等，能通过化学或电化学的 作用抑制金属锈蚀的发生或扩展。相应的涂料如 磷化底漆、带锈底楼等。

腻子涂层在一定程度上也能防止水分渗入或 腐蚀性物质侵人，减缓或减轻被涂金属表面的锈 蚀。但是，腻子不像底漆那样在生产配方中以防锈 为目的加入适量的防锈颜料，其防锈能力与底深相 比自然较差。而且，腻子的涂覆是局部的，不能在 金属工件表面形成完整的和连续的涂膜，这就使得 金属工件表面容易凝聚水分或遭遇腐蚀性物质侵 人，从而过早出现生锈现象。

2 先刮腻子后涂装底漆工艺的优点

流水线生产要求各工序内容一定，工作时间一

定，这样才有利于整条线生产节拍的平衡，实现高效生产。腻子是用来填补被涂物表面的缺陷的，而在实际作业中，被涂物表面缺陷的大小、数量的多少是不一样的。如钢结构零件，其表面的缺陷与钢板的原始表面状况、存放时间及条件不同产生的锈蚀情况、工件加工工艺过程、工件搬运及保护情况等有着一定的关系。另外，不同钢厂生产的板材表面质量不一样，一张钢板与另一张钢板之间的表面质量也不一定相同，一张钢板上的缺陷分布也是随机的，各处并不相同。先天的缺陷不一样，在制成工件的过程中造成的缺陷更没有规律可循，各工件在涂装之前的表面状况在细节上会存在较大差异。因此，在涂装流水线设计和生产中，腻子的施工工序时间变化最大。

在实际生产中，涂装线上的工序都是按节拍运行的，因为喷潦面积一定，喷漆时间也就一定，ì奈膜烘干时间也是一定的，但由于工件表面缺陷不一样，腻子的刮涂量及刮涂施工时间也就不一样。如果按照缺陷严重的工件来定运行节拍，缺陷少的工件在腻子施工时就存在工时浪费，使整条涂装生产线的能力下降。如果按照缺陷少的工件来确定腻子施工时间和涂装线的运行节拍，那么遇到缺陷较多的工件，腻子施工的时间就不够，造成腻子刮涂不充分。为了使涂装流水生产线效率高，目前对腻子的施工存在两种不同的方案。一种是将腻子的刮涂、干燥和打磨放在了涂装流水线下或线外，即生产中底漆干燥后需要将工件下线，刮涂腻子、干燥、打磨后再次上线进行面漆的喷涂，工件在生产过程中不得不增加一次上线、下线。另一种就是按照缺陷最严重的工件需要的腻子施工时间作为整条涂装生产线的运行节拍，导致整条生产线能力的降低。

如果工件在腻子施工后再上涂装线，就可以避免以上问题，工件可以一次上下线完成底漆、面漆的涂装，使涂装线效率和能力达到最大化。而且，采用的是空中悬挂输送的一些小工件，刮涂和打磨腻子时工件存在摆动，不利于施工，如果在线下打磨或专门的腻子生产线就不存在此问题。

3 提高腻子涂层附着力的措施

前面提到腻子与工件表面之间的结合力和腻于涂层与被涂工件的实际结合面积有关，但是，这只是一方面的因素。影响腻子附着力的原因是多方面的，除了工件表面粗糙度、工件表面洁净状况有关，还与施工条件、操作以及腻于本身的性能有关。表面粗糙度、工件表面洁净状况有关、施工条件及操作都是施工过程的因素，对于涂装企业来说，都是可以采取措施来控制使其达到尽可能好的状态，但腻子本身的性能是由腻子本身所决定的。因此，腻子本身的附着性能是一大关键。

3.1 选用附着力强的腻子液体和固体接触时，有

时液体能润湿固体，有

时则不能。这种差别是由液体分子之间的吸引力(内聚力)小于或大于液体分子和固体分子之间的吸引力(附着力)所决定的。这种同类物质分子之间的内聚所引起的力，称之为内聚力。在腻子施正过程中，腻子涂层内聚力越大，润湿工件表面的能力越小，与工件表面之间结合的面积就越小，腻子涂层与被涂工件表面最终的附着力也就越小，反之越大。所以，在选用腻子时，应选用润湿性相对较好的腻子。当然，润湿性越好要求腻子粘度越低，可能会导致腻子中挥发组分的提高，影响腻子的干燥速度。不过，提高润温性不仅仅是加大其中的可挥发组分，还可以通过添加适量的润湿剂、干燥剂等来实现。在选用腻子时，可以先通过工艺实验进行比较，选用附着力强的腻子。

3.2 提高被涂物表面前处理质量涂装工件有一

部分是由于涂装前表面就存在

锈蚀点，并在涂层底下不断蔓延，最终导致大面积的锈蚀。因此，即使是先涂底攘后刮腻子的涂装，工件的表面也必须彻底除锈。当然，现在有磷化底漆和带锈底漆，允许涂装工件表面带有一定的锈蚀。但是，如果是先刮涂腻子，则必须彻底去除金属工件表面的锈蚀，因为目前腻子还不具有磷化底漆、带锈底漆那样的化学性能。

为了避免板材表面缺陷导致的用腻子填补，使用单位在采购板材时已经将板材的表面质量列为板材的重要检验项目之一，并在运输、储存过程中加强了防护，防止材料表面发生锈蚀而产生凹坑。材料表面良好的质量大大降低了对腻子的使用量，腻子填补的部位越来越少，腻子涂层的厚度也越来越小。由于腻子填补的部位越来越少，即使在底漆前进行腻子施工，对整个涂层体系附着力的影响也越来越小。由于腻子涂层的厚度也越来越小，腻于